Импульсные системы.

Система автоматического регулирования, содержащая хотя бы один импульсный элемент, называется импульсной системой.

Пример 1.18. На рис. 1.48 изображена схема импульсной системы стабилизации температуры в некотором объекте О, которым может быть жилое помещение, приборный отсек летательного аппарата, герметизированная кабина самолета и др. Объект охлаждается (или нагревается) струей газа, интенсивность поступления которого регулируется специальной заслонкой, приводимой вращение двигателем Д через редуктор. Чувствительным элементом регулятора является терморезистор Т, включенный в одно из плеч мостовой схемы. Мост настраивается таким образом, что его выходное напряжение и пропорционально (в известных пределах) отклонению температуры 0 от требуемого значения 6°. Это напряжение преобразуется в амплитудно-модулированную последовательность импульсов при помощи гальванометра Г и потенциометра П с падающей дужкой ПД и после усилителя У поступает на двигатель Д, который через редуктор поворачивает регулирующую заслонку, уменьшая ошибку

Рис. 1.48. Импульсная система стабилизации температуры

Импульсным элементом в системе является снабженный падающей дужкой потенциометр, движок которого жестко связан со стрелкой гальванометра, измеряющего сигнал ошибки. Смысл введения импульсного элемента в данном случае состоит в увеличении точности измерения сигнала ошибки путем ликвидации сил трения между движком потенциометра П и его обмоткой.

Вследствие значительной инерционности тепловых процессов при правильном выборе периода повторения импульсов То (т. е. скорости вращения эксцентрика, см. рис. 1.42, е) прерывистый характер напряжения на якоре двигателя не оказывает существенного влияния на поведение системы.

Импульсные системы регулирования широко применяются в радиолокационных установках, предназначенных для обнаружения различных объектов (кораблей, самолетов, ракет и др.) и определения их координат. Использование импульсного радиоизлучения позволяет увеличить дальность обнаружения и резко сократить габариты и вес радиолокационной аппаратуры, что особенно важно для бортовых радиолокационных систем космических аппаратов, самолетов и ракет.

Пример 1.19. Рассмотрим систему автоматического определения дальности до обнаруженного объекта (цели), применяемую в радиолокационных станциях импульсного типа. Такая система часто называется импульсным радиодальномером.

Принцип радиолокационного измерения дальности основан на определении промежутка времени между посылкой зондирующего импульса передатчиком станции и приходом эхо-импульса, отраженного от цели. Очевидно, что где с — скорость распространения электромагнитного излучения, — дальность до цели. Отсюда следует, что определение дальности может быть сведено к измерению промежутка времени на который отраженный от цели

радиоимпульс запаздывает относительно импульса, излученного передатчиком.

Одним из основных элементов современных импульсных радиодальномеров является так называемый блок регулируемого запаздывания БРЗ (рис. 1.49, а), выходной сигнал которого запаздывает относительно входного сигнала их (рис. 1.49, б) на время пропорциональное управляющему сигналу где — коэффициент пропорциональности). В качестве таких блоков чаще всего используются специальные электронные схемы (фан-тастроны, санатроны и др.). В отдельных случаях применяются электромеха нические системы, в которых управляющий сигнал и подается на электрический привод, поворачивающий валик фазовращателя. Выходной сигнал фазовращателя поступает на схему формирования импульсов.

Если обеспечить (с той или иной степенью точности) выполнение равенства то управляющий сигнал блока регулируемого запаздывания будет служить количественной характеристикой дальности до цели с коэффициентом пропорциональности Поэтому импульсные радиодальномеры представляют собой своеобразные следящие системы, обеспечивающие слежение величины за величиной т. Чтобы определить сигнал ошибки в них применяются специальные схемы, называемые временными различителями, или временными дискриминаторами. В общем случае (рис.

1.50, а) временной различитель содержит две схемы совпадения — схему формирования стробирующих импульсов СФСИ и интегратор И. Схемы совпадения представляют собой электронные устройства с двумя входами, сигнал на выходе которых появляется только при

Рис. 1.49. Блок регулируемого запаздывания (а) и временные диаграммы, характеризующие его работу (б)

Рис. 1.50. Функциональная схема временного различителя (а) и временные диаграммы, характеризующие его работу (б)

наличии обоих входных сигналов. Схема формирования стробирующих импульсов предназначена для создания двух вспомогательных импульсов одинаковой амплитуды и длительности, симметрично расположенных относительно переднего фронта выходного импульса блока регулируемого запаздывания. В качестве интегратора выходных сигналов схем совпадения в простейших случаях используется конденсатор, заряжаемый выходными импульсами схемы совпадения и разряжаемый выходными импульсами схемы совпадения

При поступлении отраженного от цели эхо-импульса схемы совпадения формируют импульсы, длительности которых равны промежуткам времени одновременного существования эхо-импульса и каждого из стробов (см. рис. 1.50, б). Амплитуды выходных импульсов схем совпадения одинаковы, поэтому разность площадей этих импульсов (выход интегратора) характеризует ошибку

Упрощенная функциональная схема радиолокационной системы измерения дальности показана на рис. 1.51. Она содержит, кроме известных уже блока регулируемого запаздывания БРЗ и временного различителя антенну с антенным переключателем передатчик приемник селектор дальности и синхронизатор С.

Рис. 1,51. Упрощенная функциональная схема радиолокационной системы определения дальности

Синхронизатор предназначен для выработки управляющих импульсов с периодом следования Эти импульсы запускают передатчик, создающий зондирующие импульсы с тем же периодом и поступают на вход блока регулируемого запаздывания.

Антенный переключатель служит для поочередного подключения антенны радиолокатора то к передатчику (для излучения зондирующего импульса), то к приемнику (для приема отраженного импульса). Селектор дальности пропускает с выхода приемника только сигнал, отраженный от нужного объекта. Этот эхо-импульс проходит на вход временного различителя, где сравнивается его временное положение (относительно излученного импульса) с временным положением стробирующих импульсов При на вход блока регулируемого запаздывания подается сигнал стремящийся ликвидировать ошибку

Важной особенностью импульсной модуляции является возможность передачи нескольких сообщений по одному каналу связи. Эта возможность реализуется за счет так называемого временного разделения каналов, при котором промежутки времени между импульсами, соответствующими одному сообщению, используются для передачи других сообщений. Отмеченная особенность импульсной модуляции позволяет применять один импульсный регулятор для управления работой нескольких однотипных объектов регулирования. Такие системы регулирования условно называются многоканальными, или многоточечными, системами [30].